國產(chǎn)粘結劑噴射金屬3D打印高強度自清潔墨水，墨科瑞助力工業(yè)化應用

南極熊導讀：粘結劑噴射金屬3D打印技術（MBJ）目前已獲全球業(yè)內同行的一致肯定，是未來最具應用潛力的金屬3D打印技術之一。除了打印設備，與MBJ相關的粘結劑墨水、金屬粉末等材料也備受關注。特別是打印墨水材料的研發(fā)，更是關系到MBJ能否走向大規(guī)模工業(yè)應用的關鍵技術。

2023年8月24日，南極熊獲悉，長沙墨科瑞公司成功研發(fā)出了粘結劑噴射金屬3D打印技術（MBJ）專用的高強度自清潔墨水。這距離墨科瑞開發(fā)出首款環(huán)保型水性粘結劑噴射金屬3D打印專用墨水，時間又過去了2年多。

△墨科瑞開發(fā)的粘結劑噴射金屬3D打印（MBJ）高強度自清潔墨水

在過去的2年多時間里，國內MBJ技術發(fā)展迅速，已有多家設備廠商推出自主研發(fā)的MBJ打印設備。墨科瑞的MBJ水性環(huán)保墨水也一直在迭代升級，目前這款新研發(fā)出的墨水屬于該公司第三代產(chǎn)品。

據(jù)墨科瑞創(chuàng)始人兼首席研發(fā)專家李昕介紹，粘結劑噴射金屬3D打印技術（MBJ）技術要走向規(guī)模化工業(yè)應用，須要數(shù)小時甚至數(shù)十小時不間斷持續(xù)的穩(wěn)定打印，打印出來的生坯必須具有較好的強度。這兩項要求，對設備廠商，對打印墨水研發(fā)廠商，特別是水性墨水研發(fā)廠商，都是兩項特別重要的挑戰(zhàn)。一個大型金屬工件的打印時間可能需要十幾個小時才能完成，中間不能有任何間斷；打印工件的結構也越來越精細復雜。這樣才能發(fā)揮出金屬3D打印的優(yōu)勢。

△粘結劑噴射金屬3D打印的生坯

打印過程中，墨水會在噴頭噴孔內壁沉積。目前打印噴頭使用的大多是日本理光G5、G6噴頭，該噴頭的噴嘴孔徑只有2μm，約是一根頭發(fā)絲的百分之一；一個噴頭有數(shù)十個這樣細小尺寸的小孔，非常容易堵塞。一旦發(fā)生堵塞，就會影響打印的精度和出墨量；情況嚴重時，打印過程會被迫中斷，整個打印工件就可能會報廢。另外，為了工件減重和更好地發(fā)揮各種功能性要求，目前打印的工件尺寸愈來愈精細，有各種各樣的鏤空或管道結構，對壁厚的設計也越來越薄。這樣，對生坯強度的要求會越來越高。如果生坯強度不夠，在清粉和搬運過程中就會容易造成破損。

憑借對MBJ打印墨水的深刻理解和諸多用戶兩年來實際使用情況的反饋，墨科瑞研發(fā)團隊對墨水的組份進行了重構；經(jīng)過反復試驗測試，采用全新的材料和配制工藝成功研制出了這款第三代新型環(huán)保水性墨水。

△粘結劑噴射金屬3D打印過程視頻

墨水配方中添加了特殊的自潔凈材料組份，打印過程中流動的墨水對噴孔具有一定的自清洗功能，因而讓打印過程更加順暢，噴射性能優(yōu)異，不易堵噴頭；可以數(shù)十個小時連續(xù)噴射而沒有任何問題，適應各種高端3D打印噴頭。

這款墨水采用全新的小分子納米粘結材料，生坯強度較前兩代產(chǎn)品提升50%以上，可以打印0.5～1mm壁厚的薄壁工件。這款水性墨水的生坯打印強度可以與目前最好的油性墨水相抗衡，甚至還要好于后者。打印后生坯清粉過程很輕松，生坯不易發(fā)生破損。

△粘結劑噴射金屬3D打印的生坯

區(qū)別于墨科瑞前兩代產(chǎn)品，第三代產(chǎn)品具有一定的常溫定型功能。打印完畢的產(chǎn)品在常溫下靜置2～3小時以上，即可以完成初步定型，具有一定的強度，可以進行清粉處理。這會給整個生坯后處理工藝帶來便利，目前所有的油性墨水（包括國外的）都無法完成常溫定型。

除上述優(yōu)越之點，南極熊了解到墨科瑞這款第三代環(huán)保水性墨水還具有如下特性：

1，打印輪廓清晰、更加精細；生坯表面潔凈，很少粘粉；
2，生坯無需脫脂，可以直接進爐燒結；
3，燒結后殘留灰分較前兩款更少，墨水組份能徹底分解干凈，幾近為零；這對金屬燒結的性能至關重要。這是所有油性墨水所無法達到的；
4，墨水為中性，適用于各種金屬粉末（不銹鋼、鐵、鎢、銅、鈦、鋁等）以及陶瓷粉末；
5，保存穩(wěn)定性好，儲存期至少在3個月以上；
6，全新水性材料，無毒無害，無VOC排放，環(huán)境更加友好。

△粘結劑噴射金屬3D打印并且燒結后的金屬零件

“實際在線打印的效果非常棒！出墨量和打印穩(wěn)定性明顯提升。更為重要的是，連續(xù)打印不堵噴頭，打印后的清洗流程也更加簡單了。生坯強度也更好了，能打更薄壁厚的工件。”墨科瑞研發(fā)測試工程師李孫祎介紹了他對這款新型墨水實際打印測試情況的體會和評價。

墨科瑞第三代墨水還研制了配套的噴頭和墨路專用清洗劑和保濕液，以方便用戶使用。清洗劑和保濕液也都是水性環(huán)保的，環(huán)境友好。